基于Zynq平台的双目视觉测距方法实现

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1、：密级：分类号ＵＤＣ：编号：专业硕士学位论文（工程硕士）基于Ｚｙｎｑ平台的双目视觉测距方法实现硕士研究生：陈雪指导教师：张雅彬副教授企业导师：孙文法高级工程师工程领域：电子与通信工程论文主审人：钟志副教授哈尔滨工程大学２０１８年６月分类号：密级：_______________UDC：编号：_______________专业硕士学位论文（工程硕士）基于Zynq平台的双目视觉测距方法实现硕士研究生：陈雪指导教师：张雅彬副教授学位级别：工程硕士学科、专业：电子与通信工程所在单位：信息与通信工程学院论文提交日期：2018年5月论文答辩日期：2018

2、年6月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheProfessionalDegreeofMaster(MasterofEngineering)RealizationofBinocularVisionMeasurementMethodBasedonZynqPlatformCandidate:ChenXueSupervisor:AssociateProf.ZhangYabinAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:ElectronicandCommunicati

3、onEngineeringDateofSubmission:May,2018DateofOralExamination:June,2018University:HarbinEngineeringUniversity基于Zynq平台的双目视觉测距方法实现摘要基于立体视觉的测距技术在交通、军事、航天等领域应用广泛。相比传统测距方式具有非接触、高效率、抗干扰等优势。双目视觉是立体视觉技术的重要分支，与单目视觉相比，信息量更大，能够实现三维重建。早期的双目视觉研究多数基于PC平台，不适用于恶劣、危险的应用环境，也不满足灵活、便携等要求。针对上述情况，基于嵌入式平台的双目测距技术受到重视并迅速发展。相

4、比于单一的ARM、DSP、FPGA等平台，Zynq平台单芯片集成FPGA+ARM架构，具有可扩展性好、性能高、功耗低、成本低的优势。本课题研究并实现一种基于Zynq的双目视觉测距方法。本文从双目视觉的模型出发，阐述双目视觉测距的原理，通过立体标定、立体校正等方法实现了三维信息的恢复。通过Zynq平台的FPGA资源进行图像采集和显示，对图像数据实现存储和处理。本文模拟实际应用场景，利用颜色空间转换和阈值分割的方法对具有颜色特征的标志物进行识别，并且通过滤波和形态学处理的方法提高整体的识别性能。然后提取标志物中心点像素，采用改进的单点校正方法，实现中心像素的校正，更加简单、快速、节约资源。最后计

5、算由于左、右摄像机不同视角产生的视差，结合双目视觉模型恢复出标志物的三维信息。针对图像预处理操作，充分利用Xilinx提供的高层次综合工具将其封装为硬件IP核，实现了图像预处理的硬件加速，效果明显，初步满足对图像进行实时处理的要求。最后，针对基于Zynq的双目视觉测距算法进行了系统测试。针对不同方向的相对移动距离进行了测量和分析，验证算法的可行性和有效性。实验结果表明，本文所提的测距方法能够准确检测目标在X、Y方向的相对移动，测量误差在10mm以内；由于系统模型限制，Z方向的测量误差随深度增加而动态变化，但依旧在合理范围内。关键词：Zynq；双目视觉；图像处理；高层次综合I基于Zynq平台的

6、双目视觉测距方法实现ABSTRACTThedistancemeasurementtechnologybasedonstereovisioniswidelyusedintransportation,military,aerospaceandotherfields.Comparedwithtraditionalmeasuringmethods,ithastheadvantagesofnon-contact,highefficiencyandanti-interference.Binocularvisionisanimportantbranchofstereoscopicvisiontechnol

7、ogy.Comparedwithmonocularvision,ithasalargeramountofinformationandcanachieve3Dreconstruction.MostoftheearlybinocularvisionstudieswerebasedonthePCplatform.Thiscouldnotbeappliedtoharshanddangerousapplicatione